nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2026-1-133-140nuc-977Research ArticleСтатьиПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ ЦЕМЕНТНЫХ МАТРИЦAPPLICATION OF ADDITIVE TECHNOLOGIES FOR THE FABRICATION OF LABORATORY SAMPLES OF CEMENT MATRICESСураевА. С.SuraevA. S.

Ведущий научный сотрудник лаборатории исследований теплофизических и нейтронно-физических характеристик облучательных установок

Курчатов

Kurchatov

suraev@nnc.kzМухамедовН. Е.MukhamedovN. E.

Начальник отдела разработки и испытаний реакторных устройств

Курчатов

Kurchatov

mukhamedov@nnc.kzГончаровС. В.GoncharovS. V.

Инженер экспериментально-механического отдела

Курчатов

Kurchatov

Goncharov_S@nnc.kzАқболатовЕ. Ж.AқbolatovE. Zh.

Начальник группы экспериментально-механического отдела

Курчатов

Усть-Каменогорск

Kurchatov

Ust-Kamenogorsk

Akhbolatov@nnc.kzДолжиковС. А.DolzhikovS. A.

Начальник группы лаборатории испытаний реакторного топлива

Курчатов

Семей

Kurchatov

Semey

Dolzhikov@nnc.kzВитюкГ. А.VityukG. A.

Начальник лаборатории испытаний реакторного топлива

Курчатов

Kurchatov

Shmeleova@nnc.kzФилиал "Институт атомной энергии" РГП НЯЦ РККазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKKazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РККазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKKazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК; НАО «Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева»КазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RK; NJSC “D. Serikbayev East Kazakhstan technical university”KazakhstanФилиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК; НАО «Шакарим университет»КазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RK; NP JSC “Shakarim University”Kazakhstan20262504202601133140Copyright © Сураев А.С., Мухамедов Н.Е., Гончаров С.В., Ақболатов Е.Ж., Должиков С.А., Витюк Г.А., 20262026Сураев А.С., Мухамедов Н.Е., Гончаров С.В., Ақболатов Е.Ж., Должиков С.А., Витюк Г.А.Suraev A.S., Mukhamedov N.E., Goncharov S.V., Aқbolatov E.Z., Dolzhikov S.A., Vityuk G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/977

Подготовка лабораторных образцов цементных матриц, необходимых для иммобилизации твердых радиоактивных отходов, трудоемкий процесс. Стандартный лабораторный образец должен быть выполнен в виде куба со стороной 100 мм, с ровными поверхностями и соответствовать требованиям ГОСТ Р 71913-2024. Соответственно, для заливки растворов на основе цемента, необходимы специальные формы. В данной работе показаны возможности аддитивных технологий, в частности, метода послойного формообразования (3D печать пластиком) для создания таких форм. Выполнена разработка и оптимизация конструкции формы в программе трехмерного моделирования, а также изготовлены прототипы цельной и разъемной формы, с помощью которых получены тестовые образцы цементных матриц. Прототипы «напечатаны» на современном 3D принтере фирмы Bambu Lab с применением наиболее распространенного и широко используемого пластика – полилактида (PLA). По результатам исследования апробирована конструкция многоразовой разъемной формы, использование которой позволяет получить образец цементной матрицы требуемого размера и формы.

The preparation of laboratory samples of cement matrices, required for the immobilization of solid radioactive waste, is a labor-intensive process. A standard laboratory sample should be in the form of a cube with a 100 mm side, featuring well-defined and smooth surfaces, and must comply with GOST R 71913-2024 requirements. Accordingly, special molds are needed for casting cement-based mixtures. This work demonstrates the potential of additive technologies, in particular, layer-by-layer forming methods (3D printing with plastic), for creating such molds. The design and optimization of the mold were carried out using 3D modeling software, and prototypes of both monolithic and separable molds were fabricated, which were then used to produce test samples of cement matrices. The prototypes were 3D printed on a modern Bambu Lab printer using the most common and widely used plastic – polylactic acid (PLA). Based on the results of the study, the design of a reusable separable mold was tested, enabling the production of cement matrix samples of the required size and shape.

аддитивные технологии3D печатьтвердые радиоактивные отходыразъемная многоразовая формацементная матрицаadditive technologies3D printingsolid radioactive wastereusable separable moldcement matrixРабота была профинансирована Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках Научно-технической программы (ИРН BR24993118) «НИР по обоснованию выбора и реализации технологии переработки твердых радиоактивных отходов».ReferencesZhou L., Miller J., Vezza J., Mayster M., Raffay M., Justice Q., Tamimi Z., Hansotte G., Sunkara L.D., Bernat J. Additive Manufacturing: A Comprehensive Review // Sensors. – April 2024. – Vol. 24, Iss. 9. Art. 2668. – https://doi.org/10.3390/s24092668Zhou L., Miller J., Vezza J., Mayster M., Raffay M., Justice Q., Tamimi Z., Hansotte G., Sunkara L.D., Bernat J. Additive Manufacturing: A Comprehensive Review // Sensors. – April 2024. – Vol. 24, Iss. 9. Art. 2668. – https://doi.org/10.3390/s24092668Ahmadifar M. [et al.] Additive manufacturing of polymer-based composites using fused filament fabrication (FFF): a review // Applied Composite Materials. – 2021. – Vol. 28, No. 5. – Р. 1335–1380. – https://doi.org/10.1007/s10443-021-09933-8Ahmadifar M. [et al.] Additive manufacturing of polymer-based composites using fused filament fabrication (FFF): a review // Applied Composite Materials. – 2021. – Vol. 28, No. 5. – Р. 1335–1380. – https://doi.org/10.1007/s10443-021-09933-8Sabbatini B. [et al.] An overview of natural polymers as reinforcing agents for 3D printing // ChemEngineering. – 2021. Vol. 5, No. 4. – Art. 78. – https://doi.org/10.3390/chemengineering5040078Sabbatini B. [et al.] An overview of natural polymers as reinforcing agents for 3D printing // ChemEngineering. – 2021. Vol. 5, No. 4. – Art. 78. – https://doi.org/10.3390/chemengineering5040078Tom’s Hardware [Электронный ресурс]. – 2024. – Режим доступа: https://www.tomshardware.com/3d-printing/bambu-lab-x1-carbon-3d-printer-review?utm_source=chatgpt.com (дата доступа 05.12.2025 г.)Tom’s Hardware [Электронный ресурс]. – 2024. – Режим доступа: https://www.tomshardware.com/3d-printing/bambu-lab-x1-carbon-3d-printer-review?utm_source=chatgpt.com (дата доступа 05.12.2025 г.)ГОСТ Р 71913-2024. Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Технические условия.– Введ. 2025-03-01.– М.: Российский институт стандартизации, 2025.GOST R 71913-2024. Formy dlya izgotovleniya kontrol'nykh obraztsov betona. Tekhnicheskie usloviya.– Vved. 2025-03-01.– M.: Rossiyskiy institut standartizatsii, 2025. (In Russ.)Горбунова, О.А. Цементирование твердых радиоактивных отходов методом пропитки высокопроникающими растворами: дис. канд. тех. наук: 5.17.02: защищена 25.04.2004: М. – 2004.Gorbunova, O.A. Tsementirovanie tverdykh radioaktivnykh otkhodov metodom propitki vysokopronikayushchimi rastvorami: dis. kand. tekh. nauk: 5.17.02: zashchishchena 25.04.2004: Moscow – 2004. (In Russ.)Shchekin A. V. [et al.] Simulation of the Machining of a Bush in the KOMPAS-3D System // Russian Engineering Research. – 2017. – Vol. 37, No. 11. – P. 987–990. – https://doi.org/10.3103/S1068798X17110156Shchekin A. V. [et al.] Simulation of the Machining of a Bush in the KOMPAS-3D System // Russian Engineering Research. – 2017. – Vol. 37, No. 11. – P. 987–990. – https://doi.org/10.3103/S1068798X17110156Zagorski M., Miltchev R., Dochev B., Stoimenov N. Approaches to Creating Colorful 3D-Printed Parts and Reliefs // Eng. Proc. – July 2025. – Vol. 100, No. 9. – https://doi.org/10.3390/engproc2025100009Zagorski M., Miltchev R., Dochev B., Stoimenov N. Approaches to Creating Colorful 3D-Printed Parts and Reliefs // Eng. Proc. – July 2025. – Vol. 100, No. 9. – https://doi.org/10.3390/engproc2025100009Hachimi T., Ait Hmazi F., Arhouni F.E., Rejdali,H., Riyad Y., Majid F. Advancing FDM 3D Printing Simulations: From G-Code Conversion to Precision Modelling in Abaqus // Journal Manuf. Mater. Process.– 2025. – Vol. 9, No. 10. – Art. 338. – https://doi.org/10.3390/jmmp9100338Hachimi T., Ait Hmazi F., Arhouni F.E., Rejdali,H., Riyad Y., Majid F. Advancing FDM 3D Printing Simulations: From G-Code Conversion to Precision Modelling in Abaqus // Journal Manuf. Mater. Process.– 2025. – Vol. 9, No. 10. – Art. 338. – https://doi.org/10.3390/jmmp9100338

The authors declare that there are no conflicts of interest present.